(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の開口端縁にシール材が施されており、前記シール材が被研磨部材の表面に接する状態で前記被研磨部材の表面に配置されると共に、内部空間に電解液が注入される筒型容器と、
前記筒型容器の内部に配置されて、前記被研磨部材の表面を擦る摺動部材と、
前記筒型容器に設置されると共に、前記摺動部材を摺動させる摺動手段と、
を有し、
前記摺動手段は、モータと、モータの回転力を前記摺動部材に伝達する回転軸とで構成され、
前記回転軸には、前記電解液を攪拌する攪拌部材が取り付けられていることを特徴とする電解研磨装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記被研磨部材に正電圧を印加すると共に、前記電解液に負電圧を印加する直流電源を更に備えていることを特徴とする電解研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電解研磨装置に関し、被測定部材（被研磨部材）を効率的に研磨することができるように工夫したものである。
【背景技術】
【０００２】
金属部品に加工や溶接をすることにより発生する残留応力は、割れ等の原因となることがある。また、残留応力は圧縮応力となると、疲労破壊を抑制したり対摩耗性を向上させたりするので、機械部品によっては積極的に付与することもある。
【０００３】
このような残留応力の大きさや深さを非破壊で検査する方法として、Ｘ線応力測定方法がある。
Ｘ線応力測定方法とは、被測定部材に応力が作用すると結晶に弾性変形が生じて結晶格子面の間隔の収縮（圧縮応力の場合）や膨張（引っ張り応力の場合）となって現れるため、Ｘ線回折を利用して格子面間隔を測定することにより、残留応力を測定する方法である。
【０００４】
上記のＸ線応力測定方法を実施する際には、被測定部材の表面が平滑であることが必要である。また、深さ方向の各部分での残留応力を測定するために、被測定部材を測定深さまで研磨して、その深さ位置でＸ線応力測定をする必要がある。
【０００５】
ここで、Ｘ線応力測定のために、被測定部材の表面を平滑にしたり、所定深さまで研磨したりする従来の手法を図３、図４を参照して説明する。
【０００６】
図３及び図４に示すように、金属から成る被測定部材（被研磨部材）１の表面に、ガムテープ等で形成した底面が平面となっている皿状のマスキング部材２を貼付する。マスキング部材２の底面には、例えば直径が８〜１０ｍｍの孔２ａを形成しており、この孔２ａの部分において、被測定部材１の表面が露出するようになっている。
【０００７】
このようなマスキング部材２の内部に、電解液３を入れるとともに、直流電源４により、被測定部材１に正電圧（＋電圧）を印加し、ピンセット５に負電圧（−電圧）を印加する。
電解液３としては、例えば塩化アンモニウム過飽和水溶液や、塩酸とアルコールとの混合液を採用している。
【０００８】
作業者はゴム手袋をして、ピンセット５で綿６を把持し、ピンセット５を電解液３中に浸漬しつつ、孔２ａから露出した被測定部材１の表面を綿６で擦る。
このように、ピンセット５を電解液３中に浸漬することにより通電がされて、孔２ａから露出した被測定部材１の電解研磨が行われる。また、孔２ａから露出した被測定部材１の表面を綿６で擦ることにより、電解研磨に伴い発生する不導体膜を除去することができ、継続した電圧印加を確保して電解研磨を促進している。
【０００９】
上記の作業により被測定部材（被研磨部材）１のうち、孔２ａから露出する部分の表面が電解研磨されたら、電解液３をマスキング部材２から排出し、更にマスキング部材２を被測定部材１から取り外し、被測定部材１の表面を洗浄してから、被測定部材１の表面のうち電解研磨した部分に対してＸ線応力測定をする。
【００１０】
その後、再び図３及び図４のような状態をセッティングして、被測定部材１の表面のうち、前回において電解研磨をした部分に、今回の新たなマスキング部材２の孔２ａを位置合わせして、前回と同様にして、同じ部分を電解研磨して所定深さ（例えば１００μｍ、または、０．２５ｍｍ）まで深くする。
被測定部材１のうち孔２ａから露出した部分が、電解研磨により深くなり、別の装置により計測した深さが所定深さになったら、電解液３をマスキング部材２から排出し、更にマスキング部材２を被測定部材１から取り外し、被測定部材１の表面を洗浄してから、被測定部材１の表面のうち電解研磨した部分に対してＸ線応力測定をする。
【００１１】
その後、同様な操作を繰り返し、深さ方向の異なる複数の深さ位置において、Ｘ線応力測定をする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平７−２０４９３５号公報
【特許文献２】特開平２−３０１６００号公報
【特許文献３】特開平７−２４８３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで図３，図４に示す従来技術では、人間の手でピンセット５を握り、ピンセット５の先に把持した綿６で被測定部材１の表面を擦っているため、面倒で疲労の大きな作業になっていた。
【００１４】
また研磨量は、電流値と通電時間によって推定しているが、ピンセット５を作業者が握って作業しているため、通電量が一定化しなかったり、不導体膜の除去が一定または均一でなかったりすることがあり、推定した通りに研磨量が得られなかったり、研磨面が平坦にならないことがある。この場合には、所定の深さまで研磨するのに、図３，図４に示すセッティング状態を複数回行う必要があることもあった。
【００１５】
更に、上記の電解研磨をするには、直流電源４が設置されている試験室に、被測定部材１を搬入してきて試験を行わなければならず、簡易に電解研磨を行うことはできなかった。
【００１６】
本発明は、上記従来技術に鑑み、人間による作業を極力省き、効率的な研磨（研磨時間の短縮、研磨面の平滑化）を可能とする電解研磨装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決する本発明の構成は、
一方の開口端縁にシール材が施されており、前記シール材が被研磨部材の表面に接する状態で前記被研磨部材の表面に配置されると共に、内部空間に電解液が注入される筒型容器と、
前記筒型容器の内部に配置されて、前記被研磨部材の表面を擦る摺動部材と、
前記筒型容器に設置されると共に、前記摺動部材を摺動させる摺動手段と、
を有し、
前記摺動手段は、モータと、モータの回転力を前記摺動部材に伝達する回転軸とで構成され、
前記回転軸には、前記電解液を攪拌する攪拌部材が取り付けられていることを特徴とする。
この場合において、
前記被研磨部材に正電圧を印加すると共に、前記電解液に負電圧を印加する直流電源を更に備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、摺動部材により被測定部材（被研磨部材）の表面を摺動部材により擦っているため、研磨面の不導体膜が除去され、安定した給電が可能となり、効率的な研磨（研磨時間の短縮、研磨面の平滑化）が可能となり、また、作業者の負担が軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１に係る電解研磨装置を示す構成図。
【図２】本発明の実施例２に係るエッチング装置を示す構成図。
【図３】従来の電解研磨手法に用いるマスキング部材を示す斜視図。
【図４】従来の電解研磨装置を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は本発明の実施例１に係る電解研磨装置１０を示す。この電解研磨装置１０は、金属から成る被測定部材（被研磨部材）１の電解研磨領域１ａを電解研磨する装置である。
【００２２】
電解研磨装置１０の円筒型容器１１は、被測定部材１の表面に立てた状態で配置されるものであり、円筒型容器１１の一方の開口端縁（図１では下側の開口端縁）には、シール材１２が配置されている。
シール材１２としては、ゴム材や油粘土等を使用することができ、このシール材１２を備えているため、被測定部材１の表面が平面でない場合であっても、シール材１２が被測定部材１の表面に密着状態で接するため、後述する電解液の漏れを防ぐことができる。
【００２３】
円筒型容器１１の他方の端面（図１では上側端面）には、蓋材１３が配置され、この蓋材１３の上には、モータ１４が配置されている。回転軸１５は蓋材１３を貫通して、モータ１４のモータ軸に連結されている。回転軸１５の下端には、スポンジや耐熱綿などの摺動部材１６が取り付けられている。
このため、摺動部材１６は、円筒型容器１１の内部に配置されることとなり、モータ１４の回転が回転軸１５を介して伝達されてくることにより、摺動部材１６が回転して被測定部材１の表面のうち円筒型容器１１の内部に露出した部分（電解研磨領域１ａの表面）を擦る。
なお、摺動部材１５としては、摺動して被測定部材（被研磨部材）１を擦ってもその表面に傷をつけることがない程度に軟らかく、しかも後述する電解液を含浸する材質のものを採用している。
【００２４】
更に、回転軸１５には、プロペラ状またはスクリュー状の攪拌部材１７が取り付けられている。
電解研磨をするときには、円筒型容器１１の内部に電解液１８を注入する。電解液１８としては、例えば塩化アンモニウム過飽和水溶液や、塩酸とアルコールとの混合液を用いる。
【００２５】
直流電源１９は、被測定部材１に正電圧（＋電圧）を印加し、電解液１８に負電圧（−電圧）を印加する。
【００２６】
電解研磨を行うときには、モータ１４により、摺動部材１６を回転させて電解研磨領域１ａの表面を擦って不導体膜を連続的且つ効果的に除去し、電圧印加をして通電することにより電解研磨領域１ａの表面を電解研磨する。また、攪拌部材１７により電解液１８を攪拌してその濃度の均一化を図っている。
電解研磨量は電流値と研磨時間（電流通電時間）により推定することができる。このとき、
（１）摺動部材１６を回転させて電解研磨領域１ａの表面を擦って不導体膜を連続的且つ効果的に除去していること、
（２）攪拌部材１７により、電解液１８を攪拌してその濃度を均一化していること、
により、上記推定による電解研磨量はより正確なものとなる。しかも、電解液１８が電解研磨領域１ａの表面にムラなく接触するため、研磨面は平坦になる（深さが一定になる）。
【００２７】
このように電解研磨領域１ａに発生する不導体膜の除去が確実に行われるため、安定した給電が可能となり、効率的な研磨、即ち、研磨時間の短縮や研磨面の平滑化を図ることが可能となる。
また研磨を自動的に行うことができ、作業者の疲労が軽減される。
【００２８】
上記の作業により被測定部材１の電解研磨領域１ａの表面が電解研磨されたら、電解液１８を円筒型容器１１の内部から排出し、更に円筒型容器１１を含む電解研磨装置１０を被測定部材１から取り外し、被測定部材１の表面を洗浄してから、電解研磨された電解研磨領域１ａの表面に対してＸ線応力測定をする。
【００２９】
上記のＸ線応力測定をした後、再び図１のような状態をセッティングして、被測定部材１の電解液研磨領域１ａを、円筒型容器１１の内部に臨ませ、前回と同様にして、同じ部分を電解研磨して所定深さ（例えば１００μｍ、または、０．２５ｍｍ）まで深くする。
被測定部材１の電解研磨領域１ａが、電解研磨により深くなり、所定深さになったら、電解液１８を円筒型容器１１の内部から排出し、更に円筒型容器１１を含む電解研磨装置１０を被測定部材１から取り外し、被測定部材１の表面を洗浄してから、電解研磨された電解研磨領域１ａの表面に対してＸ線応力測定をする。
その後、同様な操作を繰り返し、深さ方向の異なる複数の深さ位置において、Ｘ線応力測定をする。
このようにして、深さ方向の各位置において、Ｘ線応力測定をすることができる。
【００３０】
しかも、ポータブルタイプの電解研磨装置１０を、被測定部材１が存在する所に持っていって、その現場において電解研磨及びＸ線応力測定をすることも可能となる。
【００３１】
本実施例１において、被測定部材（被研磨部材）１をＳＵＳ３１６ブロック材とし、円筒型容器１１の内部の直径を８ｍｍとし、印加電圧を１０Ｖとし、電解液１８を塩化アンモニウム過飽和水溶液とし、研磨時間を２分として、実証的に動作したときの研磨状態は次の通りであった。
深さ方向の電解研磨量は２．５３ｍｍ。
研磨面の表面粗さは、算術平均粗さＲａが０．６８［μｍ］、最大高さ粗さＲｚが３．８［μｍ］であった。
【００３２】
ちなみに、摺動部材１６により擦ることなく、電解液１８を攪拌するだけとし、他の条件を上記例と同様にして、実証的に動作した場合における研磨状態は、次の通りであった。
深さ方向の電解研磨量は０．０６ｍｍ。
研磨面の表面粗さは、算術平均粗さＲａが０．９４［μｍ］、最大高さ粗さＲｚが５．３［μｍ］であった。
【００３３】
更に、摺動部材１６により擦ることなく、しかも電解液１８を攪拌せず、他の条件を上記例と同様にして、実証的に動作した場合における研磨状態は、次の通りであった。
深さ方向の電解研磨量は０．０３ｍｍ。
研磨面の表面粗さは、算術平均粗さＲａが１．３９［μｍ］、最大高さ粗さＲｚが７．０［μｍ］であった。
【００３４】
上記の実証的な動作状態から分かるように、本実施例１では、摺動部材１６により電解研磨領域１ａの表面を擦ると共に攪拌部材１７により電解液１８を攪拌することにより、不導体膜が効果的に除去されて給電が安定すると共に電解液１８の濃度が均一化し、大きな研磨量が得られることが分かる。また表面粗さも最も小さいことが分かる。
【００３５】
なお上記例では、モータ１４により摺動部材１６を回転させるようにしているが、他の機械機構を採用して、摺動部材１６を往復移動させるようにすることも可能である。
また、電解液貯溜用のタンクや、電解液を給排する機構を備えた電解液給排装置を、円筒型容器１１に付設し、研磨をする際には電解液給排装置から円筒型容器１１内に電解液１８を供給し、研磨を終わったときには、円筒型容器１１内の電解液１８を電解液給排装置側に吸引するように構成することも可能である。
【実施例２】
【００３６】
次に本発明の応用例である実施例２に係るエッチング装置１００を、図２を参照して説明する。
このエッチング装置１００を使用する前提を先に説明する。
【００３７】
例えば、羽根車の製造過程において羽根の一部に変形が生じたときには、ガスバーナーにて加熱し整形を行うことがある。このような整形をした場合には、加熱による鋭敏化の有無（範囲）を確認するため、当該部について数多くのスンプ組織試験を実施する必要がある。
金属材料（例えばステンレス鋼）の鋭敏化度を検出する方法の一つとして、しゅう酸エッチング試験方法がある（JIS  G  0571）。
この試験方法では、試験溶液温度を２０〜５０℃とし、試験溶液を１０％しゅう酸試験溶液とし、試験時間を１Ａ／９０ｓｅｃ／１ｃｍ2として、試験部分をエッチングし、エッチングした現れた粒界面に対してスンプ組織試験をしている。
【００３８】
図２に戻り、エッチング装置１００について説明をする。このエッチング装置１００は、試料１０１のエッチング領域１０１ａをエッチングする装置である。
エッチング装置１００の円筒型容器１０２は、試料１０１の表面に立てた状態で配置されるものであり、円筒型容器１０２の一方の開口端縁（図２では下側の開口端縁）には、シール材１０３が配置されている。
シール材１０３としては、ゴム材や油粘土等を使用することができ、このシール材１０３を備えているため、試料１０１の表面が平面でない場合であっても、シール材１０３が試料１０１の表面に密着状態で接するため、後述するエッチング溶液の漏れを防ぐことができる。
【００３９】
円筒型容器１０２の他方の端面側（図２では上側端面側）には、エッチング溶液供給管１０４ａ，１０４ｂが接続されており、このエッチング溶液供給管１０４ａ，１０４ｂを介して、１０％しゅう酸溶液であるエッチング溶液１０５を円筒型容器１０２内に供給する。
また、円筒型容器１０２の中心部には、エッチング溶液排出管１０６が配置されており、円筒型容器１０２内に貯溜されたエッチング溶液１０５を、円筒型容器１０２の外部に排出する。
【００４０】
エッチング溶液排出管１０６の下方にはプロペラ状またはスクリュー状の回転部材１０７が配置されており、この回転部材１０７は、図示しない回転機構により回転する。回転部材１０７が回転すると、エッチング溶液１０５は、試料１０１の表面のうち円筒型容器１０２内に臨む部分、つまりエッチング領域１０１ａの表面に向けて、流される。
【００４１】
制御部１０８は、試料１０１に通電しつつ、エッチング溶液１０５の温度を検出すると共に、エッチング領域１０１ａがエッチング溶液１０５に晒されている時間を計測する。これにより、エッチング領域１０１ａの表面がエッチングされる。しかも、回転部材１０７の回転により、エッチング溶液１０５をエッチング領域に向けて流しているため、良好なエッチングができる。
【００４２】
このエッチング装置１００を、検査対象物である羽根の当該部に取り付けることにより、容易且つ確実にエッチングを行うことができる。
エッチングが完了したら、エッチング装置１００を取り外し、当該部を洗浄してから、スンプ組織試験を行う。
【符号の説明】
【００４３】
１  被測定部材（被研磨部材）
２  マスキング部材
３  電解液
４  直流電源
５  ピンセット
６  綿
１０  電解研磨装置
１１  円筒型容器
１２  シール材
１３  蓋材
１４  モータ
１５  回転軸
１６  摺動部材
１７  攪拌部材
１８  電解液
１９  直流電源
１００  エッチング装置
１０１  試料
１０１ａ  エッチング領域
１０２  円筒型容器
１０３  シール材
１０４ａ，１０４ｂ  エッチング溶液供給管
１０５  エッチング溶液
１０６  エッチング溶液排出管
１０７  回転部材
１０８  制御部
【図１】
0005455769.tif 000002
【図２】
0005455769.tif 000003
【図３】
0005455769.tif 000004
【図４】
0005455769.tif 000005